Устройство для возведения в степень Советский патент 1986 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении измерительно- вычислительной аппаратуры.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возведения числа в любую целочисленную ст пень,

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - состояния счетчиков в зависимости от времени и соответствующие временные диаграммы для соотношений периодов входных -последовательностей Tjj Т, ,-1 . 2Т, соответственно (Т и Т, - периоды импульсов опорной, и входной импульсных последовательностей соответственно).

Устройство (фиг.) содержит третий I и четвертый 2 элементы И, элемент 2И-ИЛИ 3, пятый элемент И 4, второй 5 и третий 6 реверсивные счетчики, второй триггер 7, элемент ИЛИ первый 9, четвертьм 10 и третий 1 триггеры, первый 12 и второй 13 элементы. И и первьш реверсивный счетчик 4.

Устгройство работает следуюиц м об- разом.

Перед началом преобразованной во второй 5 и третий 6 реверсивные счетчики импульсов заносится код числа NO, определяющего разрядность преобразования.

В исходном положении все триггеры находятся в нулевом состоянии.

Единичный потенциал с инверсного выхода второго триггера 7 открывает третий элемент И 1 и входные импульсы, с периодом следования Т, поступа- .ют на вычитающий вход вычитания второго реверсивного счетчика 5, Единичный потенциал с инверсного выхода третьего триггера 11 открывает по второму входу элемент 2И-ИЛИ 3 и опо Ные импульсы с периодом следования Тд поступают на вьиитающий вход вычитания третьего реверсивного счетчика 6. Единичный потенциал с инверсного выхода первого триггера 9 открывает элемент И 13 и опорные импульсы поступают на вход суммирования первого реверсивного счетчика 4,

Рассмотрим возведение в степень, когда ,2То (фиг,2).

При таком соотношении периодов Т, и Т„ первым переполняется третий реверсивный счетчик 6, В момент о6

5

0

5

0

5

нуления третьего счетчика 6 импульс переноса с его выхода поступает на вход сброса второго триггера 7., на вход установки четвертого триггера 10 и через элемент ИЛИ 8 на вход установки третьего триггера 11, при этом подтверждается исходное состояние второго триггера 7, а четвертый 10 и: третий 1 триггеры меняют состояние на единичное.

В результате третий триггер 11 закрывает элемент 2И-ИЛИ 3 для опорных импульсов TO , поступающих на вход вычитания третьего счетчика 6, и открывает элемент И 4 для прохождения опорных импульсов на вход суммирования третьего счетчика 6. Нулевой потенциал с выхода четвертого триггера 10 поступает На вход сброса первого триггера 9 и подтверждает его нулевое состояние, таким образом опор- импульсы продолжают поступать через второй элемент И 13 на суммирующий вход суммирования первого счетчика 14, а поступление опорных импульсов на вход суммирования третьего счетчика 6 и входных импульсов на вход вычитания второго счетчика 5 продолжается до обнуления второго счетчика 5.

Следовательно, в первом такте работы устройства из N импульсов с периодом следования Т, формируется временной интервал ,, который одновременно квантуется опорными импульсами с периодом следования , в результате чего формируется число- импульсный код, которьм фиксируется в первом счетчике 4 импульсов

N,

NO Т,/т

N,-K, ,

()

где К - о

S Длительность но определить

коэффициент преобразования кода

первого

N.

о

такта

можNO Т,

N,T

(2)

причем

N,

NO + Np

(3)

число импульсов, вход сумь1ирования

поступив- третьего

где NP ших на

счетчика 6 от момента его первого обнуления, до момента первого обнуления второго счетчика 5, которое остается записанным на третьем счетчике 6 к началу второго такта.

3

В момент обнуления второго счетчика 5, т.е. в момент окончания первого такта, импульс переноса с его выхда поступает через элемент ИЛИ 8 на входы установки третьего 1I, первого 9 и второго 7(триггеров, при этом состояние третьего триггера II остается неизменным, состояние первого триггера 9 также остается неизменным так как последний заблокирован по входу сброса четвертым триггером 10, а второй триггер 7 переходит в единичное состояние, в результате чего он закрьшает третий элемент И I дли прохождения входных импульсов на вход вычитания второго счетчика 5 и пятый элемент И 4 для прохождения опорных импульсов на вход суммирования третьего счетчика 6 и открывает четвертый элемент И 2 для прохождения опорных импульсов на вход, суммирования второго счетчика 5 и элемент 2И-ИЛИ 3 для прохождения входных импульсов на вход вычитания третьего счетчика 6.

Первый триггер 9 держит открытым по первому входу второй элемент И 3 для прохождения опорных импульсов на вход суммирования первого счетчика 14. Поступление соответствующих импульсов на второй 5 и третий 6 счет- чики происходит до обнуления третьего счетчика 6,

Таким образом, за два такта формируется временной интервал ( ,, который квантуется-импульсами опорной частоты, число которых фиксируется в первом счетчике 14 и к концу второго такта равно

N Nt T /T N,K

причем интервал с получается под суммированием к (Г, интервала N„7, :

г N,,T, ( Np)T г-н NpT, . (5)

По окончании второго такта импульс переноса с выхода третьего счетчика 6 поступает через элемент ИЛИ 8 на вход установки триггеров 10 и М, на вход сброса триггера 7, при этом триггеры 11 и 10 остаются в прежнем единичном состоянии, а триггер 7 переходит в нулевое состояние.

В результате триггер 7 закрывает элемент И 2 для поступления на вход суммирования второго счетчика 5 опорных импульсов и элемент 2И-ИЛИ 3 для поступления на вход вычитания третье

146

го счетчика 6 входных импульсов, а отк - рывает элемент Ti 1 для прохождения входных импульсов на вход вычитания второго счетчика 5 и элемент И 4 для прохождения опорных импульсов на вход суммирования третьего счетчика 6. Триггер 9 остается в нулевом положении, т.е. элемент И 13 открыт для поступления опорных импульсов на вход суммирования первого счетчика 4.Поступление соответствующих импульсов на второй 5 и третий .6 счетчики продолжается до конца третьего такта, т.е. до обнуления второго счетчика 5 импульсов.

На выходе устройства, т.е. в первом счетчике 14 импульсов, за три такта фиксируется количество импульсов, пропорциональное третьей степени коэффициента К :

N3 N,T,/T N;(-b-)

(6)

Время формирования кода N,-T, (N,+ )T, г, -f- N-T, t Np T, t +

P

25 Q

40

45

где Np N,- N4 - число импульсов, поступившее на вход суммирования второго счетчика 5 после первого его обнуления до второго обнуления третьего счетчика 6 и зафиксированное в нем к началу третьего такта.

Аналогично продолжается возведение в более высокие степени.

Рассмотрим возведение в степень, когда Т, Тд 2Т (фиг. З).

Исходное состояние устройства аналогично рассмотренному для первого случая. При таком соотношении периодов Т и Tjj первым переполняется счетчик 5. Следовательно, в первом такте работы устройства из N импульсов с периодом Т, формируется временной интервал &, , , который одновременно квантуется опорными импульсами с периодом следования Т, поступающим на вход суммирования счетчика 14, в результате чего формируется число-импульсный код

N, КД /Т„ NK,

(8)

где N, - число импульсов, вычтенных из счетчика 6 за время , и од

новременно поступивших через элемент И 13 на вход суммирования счетчика 14.

Длительность , первого такта можно представить как

1 «оТ,

(NO-NP,)T,

«,т„,

(9)

где NP - число импульсов, оставшее- ся записанным на счетчике 6 в момент первого обнуления счетчика 5.

В момент обнуления счетчика 5 импульс переноса с его выхода поступает на входы установки триггеров 7 и 9 и через элемент ИЛИ 8 на вход установки триггера I}. При этом триггеры 7, 9 и 11 меняют свое состояние на единичное.

В результате триггер 7 закрывает элемент И 1 для входных импульсов, поступа1рпщх на вход вычитания счетчика 5,триггер 9 закрывает элемент И 13 дл я опорных импульсов J посту- пающих на вход суммирования счетчи- ка 14, триггер 11 закрывает элемент 2И-ИЛЙ 3 для опорных импульсов,поступающих на вход вычитания счетчика 6, и триггер 7 открывает элемент И 2 для поступления опорных импульсов на вход суммирования счетчика 5 и элемент 2И-ИЛИ 3 для поступления входных импульсов на вычитающий вход вычитания счетчика 6, а триггер 9 открывает элемент И 12 для поступления опор

ных импульсов на вход вычитания счетчика 14. Во втором также поступление соответствующих импульсов на счетчики 5 и 6 продолжается до первого обнуления счетчика 6,,

Таким образом, во втором такте фор мируётся интервал N- Т , который одновременно квантуется импульсами опорной частоты в счетчиках 5 и 14.

При этом за два такта формируется :временной интервал

1 -D, + Np, Т,

(10)

и к концу второго такта в счетчике 5 насчитано и зафиксировано число импульсовNp. Np,T,/T, . (11)

а в счетчике 14 фиксируется число импульсов

«а N,-Np,-|i

N,-Np,

,-i-;/

N«r

(12)

По окончании второго такта импульс переноса счетчика 6 поступает через элемент Ш1И 8 на входы установки триггеров 11 и 10 и на вход сброса триггера 7, При этом триггер 11 остается в прежнем единичном состоянии, триггер 10 остается в прежнем нулевом состоянии, триггер 7 переходит в нулевое состояние.

В результате триггер 7 закрывает элемент И 2 для поступления опорных импульсов на вход суммирования счетчика 5 и элемент 2И-ИШ1 3 для поступления входных импульсов на вход вычитания счетчика 6, а открьшает элемент И 1 для прохождения входных импульсов на вход вычитания счетчика 5 и элемент И 4 для прохождения опорных импульсов на вход суммирования счетчика 6. Триггер 9 остается в единичном положении, т.е. элемент И 12 открыт для поступления опорных импульсов на вход вычитания счетчика 14.

Таким образом, в третьем такте формируется интервал Np Т , который одновременно квантуется импульсами опорной частоты в счетчиках 6 и 14, При этом за три такта формируется временной интервал

, ,. ,. NpJ, г. Npj, (13)

и к концу третьего такта в счетчике 6 насчитано и зафиксировано число импульсов

, Np T,/l,,

(14)

а в счетчике 14 фиксируется число импуль сов

W ; /т - м -К -i-- -м -- N, ,,/Т,- N, Кр, Np

N,-. NK

(15)

Аналогично продолжается возведение в более вьЕСокие степени.

В обоих случаях как при ,:2Т , так и Т i tj.j . 2T.J показатель степени фик сируется по количеству срабатываний второго триггера 7. С момента начала преобразований до момента срабатывания первого триггера 7 (в зависимости от заданной степени П ) число импульсов в первом счетчике 14 пропордионально Т или Т, .

В предлагаемом устройстве формирование интервалов Т, , , э ,. . . , С„

происходит пара-плельно (см.выражения 5,7,9,10), т.е. каждый последующий интервал получается доформирова- нием к предыдущему интервалу с ,что позволяет сократить время преобразований.

Формула изобретения

Устройство для возведения в степень, содержащее первый реверсивный счетчик, два триггера и четыре элемента И, прямой выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам вычитания и суммирования первого реверсивного счетчика, инверсный выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональньгх возможностей устройства за счет реализации возведения в произвольную степень, в него введены второй и третий реверсивные счетчики, третий и четвертый триггеры, пятый элемент И, элемент 2И-ИЛИ, элемент ИЛИ, вход опорной импульсной последовательности устройст- ва соединен с вторыми входами первого и второго элементов И и первыми входами четвертого и пятого элементов И и элемента 2И-ИЛИ,.выход которого и выход пятого элемента И под- ключены к вычитающему и суммирующему входам третьего реверсивного счетчика соответственно, инверсный выход

0

5 0 5 о .

признака нулевого состояния которого соединен с первым входом элемента 11ПИ, с инверсным входом установки третьег о триггера и инверсным входом сброса второго триггера, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к вычитающему и суммирующему входам второго реверсивного счетчика, инверсный выход признака нулевого состояния которого соединен с инверсными входами установки первого и второго трип еров и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с инверсным входом установки четвертого триггера, инверсньй выход которого соединен с вторьм входом элемента 2И-ИЛИ и инверсным входом пяуого элемента И, третий вход которого соединен с третьим инверсным входом элемента 2И-ИЛИ, с вторьм инверсным входом четвертого элемента И и инверсным выходом второго триггера, вход входной импульсной последовательности устройства соединен с вторым входом третьего элемента И и четвертым входом элемента 2И-ИЛИ,инверсный выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И и инверсным входом сброса четвертого триггера, инверсный выход которого соединен с инверсным входом сброса первого триггера, выход первого реверсивного счетчика является выходом результата устройства, выход второго триггера является выходом признака показателя степени устройства.

Г,

fk

LV:

CT5

Изобретение относится к области вычислительной техники и позволяет сократить,время преобразования кода. Устройство содержит четыре триггера, три реверсивных счетчика, пять элементов И, элемент 2И-Ш1И и элемент ИЛИ. На вход устройства подаются импульсы периода Т И Т,, соотношение которых Т,/TO задает коэффициент k преобразования исходного кода N,записываемого в второй и третий реверсивные, счетчики до начала преобразования. В первом реверсивном счетчике фиксируется число импульсов N N х X К , где п - показатель степени, соответствующий п-му срабатыванию первого триггера. 3 ил. с (Л ГС со со 4;. О5

Составитель А.Ушаков Редактор И.Николайчук Техред Л.Олейник Корректор В,Бутяга

.«. I. i, I. , в- I,----- --«----е-- -в -- 7

Заказ 2771/50Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, .Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическае предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4